CN1895897A - 喷墨印头及其制程 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种喷墨印头及其制程。该喷墨印头制程提供一晶圆，而此晶圆具有多个致动元件。在晶圆上形成一图案化光阻层，其中图案化光阻层具有多个腔室与分别连接至这些腔室的多个流道，且这些腔室位于这些致动元件上方。在图案化光阻层上形成一负光阻层，其中负光阻层覆盖这些腔室与这些流道。对于负光阻层进行一曝光制程，然后对于负光阻层进行一显影制程，以形成一图案化负光阻层，其中图案化负光阻层具有多个喷嘴，而这些喷嘴分别与这些腔室连通，且各喷嘴的孔径由图案化负光阻层的上表面往图案化负光阻层的下表面逐渐增加。

Description

喷墨印头及其制程

技术领域

本发明涉及一种打印装置，特别是涉及一种喷墨印头及其制程。

背景技术

近年来在高科技产业的带动发展之下，所有电子相关产业无不突飞猛进。就印表机而言，在短短几年的时间之内，打印技术已经从早期的撞针式打印及单色激光打印，一直进步到目前的彩色喷墨打印及彩色激光打印，甚至出现热转印打印等打印技术。就喷墨印表机而言，目前在市面上的喷墨印表机所应用的打印技术主要有热泡式(thermal bubble)或压电式(piezoelectric)的喷墨技术，用以将墨水喷至记录媒介，例如纸张等，因而形成文字或图案于记录媒介的表面。其中，热泡式的打印技术乃是利用加热元件(heater)将墨水瞬间气化，因而产生高压气泡来推动墨水，再将墨水经由喷嘴射出而形成墨滴(droplet)。

图1A至图1D绘示美国专利第6,739,519号的液体射出装置的制造方法的示意图。请参考图1A，习知的液体射出装置的制造方法包括下列步骤。首先，提供一基板(substrate)(未绘示)，并在基板上形成堆叠薄膜(thinfilm stack)116。在堆叠薄膜116上形成涂底层(primer layer)205，其中涂底层205的材质为SU-8。然后，对于涂底层205进行图案化制程，以形成图1A所示的涂底层205。接着，在涂底层205上涂布一喷嘴材料层(nozzle layer material)207a。对于喷嘴材料层207a依序进行第一曝光制程(如图1B所示)与第二曝光制程(如图1C所示)，以形成喷嘴层207。最后，对于上述制程所形成的结构进行一显影制程，以移除未曝光的喷嘴材料层207a，并在喷嘴层207内形成腔室202与喷嘴105(如图1D所示)。

由于对于喷嘴材料层207a必须进行两次曝光制程才能形成腔室202与喷嘴105，因此这两次曝光制程的制程参数的控制也就格外重要。换言之，此种习知的液体射出装置的制造方法的制程较为困难。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种新的喷墨印头制程，所要解决的技术问题是使其制程较为简单，从而更加适于实用。

本发明的另一目的在于，提供一种新型结构的喷墨印头，所要解决的技术问题是使其具有光阻材料的锥状喷嘴，以提高打印品质，从而更加适于实用。

本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到近一步的了解。

基于上述其中的一个或部份或全部目的或其他目的，本发明提出一种喷墨印头制程，其包括下列步骤。首先，提供一晶圆，而此晶圆具有多个致动元件。然后，在晶圆上形成一图案化光阻层(patterned photoresistlayer)，其中图案化光阻层具有多个腔室(chamber)与分别连接至这些腔室的多个流道(channel)，且这些腔室位于这些致动元件上方。在图案化光阻层上形成一负光阻层(negative photoresist layer)，其中负光阻层覆盖这些腔室与这些流道。对于负光阻层进行一第一曝光制程(exposingprocess)，然后对于负光阻层进行一显影制程(development process)，以形成一图案化负光阻层，其中图案化负光阻层具有多个喷嘴，而这些喷嘴分别与这些腔室连通，且各喷嘴的孔径由图案化负光阻层的上表面往图案化负光阻层的下表面逐渐增加。接着，对于晶圆进行一切割制程。

依照本发明实施例，在图案化负光阻层内可以是掺有光吸收粒子、吸光染料或其他光吸收物质。此外，图案化负光阻层的材质可以例如是SU-8。

依照本发明实施例，图案化光阻层的材质可以是一正光阻或一负光阻，其中负光阻可以是SU-8。

依照本发明实施例，在图案化光阻层上形成负光阻层的步骤可以是提供一第一基板；然后，在第一基板上形成负光阻层。将负光阻层与第一基板压合至图案化光阻层上，其中负光阻层位于第一基板与图案化光阻层之间。接着，分离第一基板与负光阻层。

依照本发明实施例，分离第一基板与负光阻层的步骤可以是介于第一曝光制程之后与显影制程之前。

依照本发明实施例，分离第一基板与负光阻层的步骤可以是介于在将负光阻层与第一基板压合至图案化光阻层上之后与第一曝光制程之前。

依照本发明实施例，在晶圆上形成图案化光阻层的步骤可以是提供一第二基板；然后，在第二基板上形成一第一光阻层；将第一光阻层与第二基板压合至晶圆上，其中第一光阻层位于第二基板与晶圆之间。接着，分离第二基板与第一光阻层。图案化此第一光阻层，以形成图案化光阻层。

依照本发明实施例，在进行第一曝光制程之后，喷墨印头制程更可以在负光阻层上形成一第二光阻层。然后，对于第二光阻层进行一第二曝光制程。接着，对于负光阻层与第二光阻层进行显影制程。于显影制程后，在图案化负光阻层内形成喷嘴，并在这些喷嘴边缘分别形成多个凸出环。

依照本发明实施例，这些凸出环的材质可以是一正光阻或一负光阻，其中负光阻可以例如是SU-8。

依照本发明实施例，致动元件可以例如是电热元件或压电元件，但本发明可使用的致动元件不限于此二种。

基于上述目的或其他目的，本发明提出一种喷墨印头，其包括一晶片、一图案化光阻层与一图案化负光阻层，其中晶片具有堆叠薄膜和多个致动元件。此外，图案化光阻层配置于晶片上，其中图案化光阻层具有多个腔室与分别连接至这些腔室的多个流道，且这些腔室位于这些致动元件上方。另外，图案化负光阻层配置于图案化光阻层上，其中图案化负光阻层具有多个喷嘴，而这些喷嘴分别与这些腔室连通，且各喷嘴的孔径由图案化负光阻层的上表面往图案化负光阻层的下表面逐渐增加。

依照本发明实施例，在图案化负光阻层内可以是掺有光吸收粒子、吸光染料或其他光吸收物质。此外，图案化负光阻层的厚度可以是介于20微米至50微米之间。另外，图案化负光阻层的材质可以例如是SU-8。

依照本发明实施例，图案化光阻层的厚度可以是介于15微米至40微米之间。此外，图案化光阻层的材质可以是一正光阻或一负光阻，其中负光阻可以例如是SU-8。

依照本发明实施例，各喷嘴的内壁与图案化负光阻层的下表面的夹角可以是介于约60度至约85度之间。

依照本发明实施例，各腔室的内壁与晶片的表面的夹角约90度。

依照本发明实施例，喷墨印头更可以包括多个凸出环，其分别配置于这些喷嘴边缘上。此外，各凸出环的厚度可以是介于5微米至20微米之间。另外，这些凸出环的材质为一正光阻或一负光阻，其中负光阻可以例如是SU-8。

依照本发明实施例，致动元件可以是电热元件或压电元件，但本发明可使用的致动元件不限于此二种。

基于上述，本发明先行制造负光阻干膜，以便于形成锥状喷嘴，而锥状喷嘴能够改善打印品质。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。经由上述可知，本发明是有关于一种喷墨印头及其制程。该喷墨印头制程提供一晶圆，而此晶圆具有多个致动元件。在晶圆上形成一图案化光阻层，其中图案化光阻层具有多个腔室与分别连接至这些腔室的多个流道，且这些腔室位于这些致动元件上方。在图案化光阻层上形成一负光阻层，其中负光阻层覆盖这些腔室与这些流道。对于负光阻层进行一曝光制程，然后对于负光阻层进行一显影制程，以形成一图案化负光阻层，其中图案化负光阻层具有多个喷嘴，而这些喷嘴分别与这些腔室连通，且各喷嘴的孔径由图案化负光阻层的上表面往图案化负光阻层的下表面逐渐增加。

借由上述技术方案，本发明喷墨印头及其制程至少具有下列优点：

一、本发明以晶圆为批次进行制造，因此单位喷墨印头的制造成本较低。

二、本发明喷嘴的形状为锥状，因此喷出的墨水能够较为集中，以改善卫星液滴(satellite droplet)现象。

三、由于本发明的喷墨印头具有凸出环与锥状喷嘴，因此积墨或混墨对于喷墨的影响能够减轻，并改善打印品质。

四、相较于习知技术，本发明的制程较为简单。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。须说明的是，本发明各实施例的说明是参考所附图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。因此，本发明所提到的方向用语，例如“上”、“下”、“左”、“右”等，仅是参考附加图式的方向。本发明所揭露的喷墨印头可以任意摆置，因此使用的方向用语是用来说明，而非用来限制本发明。

附图说明

图1A至图1D绘示美国专利第6,739,519号的液体射出装置的制造方法的示意图。

图2绘示依照本发明第一实施例的喷墨印头的剖面示意图。

图3A至图3D绘示依照本发明第一实施例的喷墨印头制程的剖面示意图。

图4绘示依照本发明第二实施例的喷墨印头的剖面示意图。

图5A至图5B绘示依照本发明第二实施例的喷墨印头制程的剖面示意图。

105：喷嘴                  116：堆叠薄膜

202：腔室                  205：涂底层

207：喷嘴层                207a：喷嘴材料层

300、500：喷墨印头         310：晶圆

310a：晶片                 312：致动元件

320：图案化光阻层          322：腔室

324：流道                  330：图案化负光阻层

330a：负光阻层             332：喷嘴

410：基板                  510：凸出环

510a：光阻层

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的喷墨印头及其制程其具体实施方式、结构、方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。

【第一实施例】

图2绘示依照本发明第一实施例的喷墨印头的剖面示意图。请参考图2，本实施例的喷墨印头300包括一晶片310a、一图案化光阻层320与一图案化负光阻层330，其中晶片310a具有堆叠薄膜(未绘示)和多个致动元件312。在本实施例中，这些致动元件312例如是由电阻性材料(resistivematerial)所形成的电热元件(heater)，因此本实施例的喷墨印头300可以是热泡式喷墨印头，但本发明可使用的致动元件不限于此种。

图案化光阻层320配置于晶片310a上，其中图案化光阻层320具有多个腔室322与分别连接至这些腔室322的多个流道324，且这些腔室322位于这些致动元件312上方。各腔室322的内壁与晶片310a的表面的夹角A约90度。此外，图案化光阻层320的厚度可以是介于15微米至40微米之间，但本发明的图案化光阻层320的厚度不限于上述范围。另外，图案化光阻层320的材质可以是正光阻或负光阻，其中负光阻可以例如是SU-8。

图案化负光阻层330配置于图案化光阻层320上，其中图案化负光阻层330具有多个喷嘴332(图2仅标示出一个)，而这些喷嘴332分别与这些腔室322连通，且各喷嘴332的孔径由图案化负光阻层330的上表面往图案化负光阻层330的下表面逐渐增加，如图二所示的锥状。值得一提的是，在图案化负光阻层330内可以是掺有光吸收粒子、吸光染料或其他光吸收物质(于本发明中，光吸收粒子或其他光吸收物质可以统称为光吸收粒子)，以便于形成这些喷嘴332。

各喷嘴332的内壁与图案化负光阻层320的下表面的夹角B可以是介于约60度至85度之间。由于这些喷嘴332的形状为锥状，因此喷出的墨水能够较为集中，以改善卫星液滴(satellite droplet)现象。此外，图案化负光阻层330的厚度可以是介于20微米至50微米之间(但本发明的图案化负光阻层330的厚度不限于此范围)，而图案化负光阻层330的材质可以是SU-8，例如是由MicroChem公司所生产的SU-8系列负光阻。换言之，图案化负光阻层330与图案化光阻层320的材质可以是相同或是不相同。

值得注意的是，本实施例的图案化负光阻层330与图案化光阻层320并不限定用于热泡式喷墨印头上。图案化负光阻层330与图案化光阻层320所构成的喷孔片也可以应用于例如是压电式喷墨印头上，而此时这些致动元件312便是压电元件。有关于本实施例的喷墨印头300的制造方法将详述如后。

图3A至图3D绘示依照本发明第一实施例的喷墨印头制程的剖面示意图。请先参考图3A，本实施例的喷墨印头制程包括下列步骤：首先，提供一晶圆310，而此晶圆具有多个致动元件312。然后，在晶圆310上形成一图案化光阻层320，其中图案化光阻层320具有多个腔室322与分别连接至这些腔室322的多个流道324，且这些腔室322位于这些致动元件312上方。举例而言，形成图案化光阻层320可以利用例如是旋转涂布方式在晶圆310上形成第一光阻材料层(未绘示)，然后对于此第一光阻材料层进行曝光制程与显影制程，以形成图案化光阻层320。

请参考图3B，提供一基板410，基板410的材质可以例如是聚脂(polyester，PET)材料、PP、PVC、PI或是其他透明或不透明材料。接着，在基板410上形成负光阻层330a，其中形成负光阻层330a的方法可以是滚筒涂布(roll coating)、挤压式涂布(extrusion slot、slot die)、刮刀涂布(comma coating)或旋转涂布(spin)、张力涂布(web tension)、毛细涂布(capilla ry)、精细雕型涂布(micro gravure)及其他所属技术领域中具有通常知识者已知的涂布法。负光阻层330a的厚度可以依据设计需求而有所不同。将负光阻层330a涂布在基板410上之后，对于负光阻层330a进行一软烤(soft-bake)制程，而此软烤制程的温度可以是介于摄氏60度至摄氏90度之间，且烘烤时间会因负光阻膜厚及加热方式而不同，可以是介于5分钟至60分钟之间，但本发明使用的烘烤时间和温度不限于上述数值范围。

请参考图3C，将负光阻层330a与基板410压合至图案化光阻层320上，其中负光阻层330a位于基板410与图案化光阻层320之间。将负光阻层330a与基板410压合至图案化光阻层320上的温度可以是摄氏20度至摄氏80度之间，但本发明将负光阻层330a与基板410压合至图案化光阻层320上的温度不限于上述范围。

值得注意的是，在形成负光阻层330a的方法也可以用于形成图案化光阻层320的过程中。换言之，可以利用滚筒涂布(roll coating)、挤压式涂布(extrusion slot、slot die)、刮刀涂布(comma coating)或旋转涂布(spin)、张力涂布(web tension)、毛细涂布(capillary)、精细雕型涂布(micro gravure)及其他所属技术领域中具有通常知识者已知的任一涂布法在基板410上形成光阻层。接着，将光阻层与基板410压合至晶圆310上，其中光阻层位于基板410与晶圆310之间。再来，分离基板410与光阻层，然后图案化此光阻层，以形成图案化光阻层320，其中图案化此光阻层的方法包括曝光制程与显影制程。

请参考图3D，对于负光阻层330a进行依序曝光制程显影制程，以形成图案化负光阻层330。由于在负光阻层330a内掺有光吸收粒子、吸光染料或其他光吸收物质(于本发明中，光吸收粒子或其他光吸收物质可以统称为光吸收粒子)，因此在曝光制程与显影制程后，在图案化负光阻层330内便可形成锥状的喷嘴332。值得注意的是，分离基板410与负光阻层330a的步骤可以是介于对于负光阻层330a的曝光制程之后与显影制程之前。或者，分离基板410与负光阻层330a的步骤可以是介于将负光阻层330a与基板410压合至图案化光阻层320上之后与对于负光阻层330a的曝光制程之前。然后，对于晶圆310依序进行硬烤(hard baking)制程与切割制程，以形成图2所示的喷墨印头300。

【第二实施例】

图4绘示依照本发明第二实施例的喷墨印头的剖面示意图。请参考图4，本实施例与上述实施例相似，其不同之处在于：在本实施例中，喷墨印头500更可包括多个凸出环510，其分别配置于这些喷嘴332边缘上，以改善积墨或混墨对于喷墨的影响。举例而言，各凸出环510的厚度可以是介于5微米至20微米之间，但本发明使用的凸出环厚度不限于此范围。这些凸出环510的材质为一正光阻或一负光阻，其中负光阻可以是SU-8。换言之，图案化光阻层320、图案化负光阻层330与凸出环510的材质可以是相同或者不相同。有关于本实施例的喷墨印头500的制造方法将详述如后。

图5A至图5B绘示依照本发明第二实施例的喷墨印头制程的剖面示意图。请同时参考图3C与图5A，在移除基板410之后，在曝光后的负光阻层330a上形成光阻层510a，其中形成光阻层510a的方法可以是如前述形成负光阻层330a的方法。然后，对于此光阻层510a进行曝后烤(post exposurebaking，PEB)制程，其中曝后烤制程的烘烤温度可以是介于摄氏50度至摄氏110度，而烘烤时间可以是介于1分钟至10分钟，但本发明使用的烘烤时间和温度不限于上述数值范围。

请参考图5B，对于光阻层510a进行曝光制程。然后，依序对于曝光后的光阻层510a与曝光后的负光阻层330a进行显影制程，以形成这些凸出环510与图案化负光阻层330。当光阻层510a与负光阻层330a的材质相同时，在对于光阻层510a进行曝光制程之后，同时对于曝光后的光阻层510a与曝光后的负光阻层330a进行显影制程。最后，对于晶圆310依序进行硬烤制程与切割制程，以形成图4所示的喷墨印头500。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (28)

1、一种喷墨印头制程，其特征在于其包括以下步骤：

提供一晶圆，该晶圆具有多数个致动元件；

在该晶圆上形成一图案化光阻层，其中该图案化光阻层具有多数个腔室与分别连接至该些腔室的多数个流道，且该些腔室位于该些致动元件上方；

在该图案化光阻层上形成一负光阻层，其中该负光阻层覆盖该些腔室与该些流道；

对于该负光阻层进行一第一曝光制程；以及

对于该负光阻层进行一显影制程，以形成一图案化负光阻层，其中该图案化负光阻层具有多数个喷嘴，而该些喷嘴分别与该些腔室连通，且各该喷嘴的孔径由该图案化负光阻层的上表面往该图案化负光阻层的下表面逐渐增加。

2、根据权利要求1所述的喷墨印头制程，其特征在于其中在该图案化负光阻层内掺有光吸收粒子或吸光染料。

3、根据权利要求1所述的喷墨印头制程，其特征在于其中所述的图案化负光阻层的材质包括SU-8。

4、根据权利要求1所述的喷墨印头制程，其特征在于其中所述的图案化光阻层的材质为一正光阻或一负光阻。

5、根据权利要求4所述的喷墨印头制程，其特征在于其中所述的负光阻包括SU-8。

6、根据权利要求1所述的喷墨印头制程，其特征在于其中形成该负光阻层的步骤包括：

提供一第一基板；

在该第一基板上形成该负光阻层；

将该负光阻层与该第一基板压合至该图案化光阻层上，其中该负光阻层位于该第一基板与该图案化光阻层之间；以及

分离该第一基板与该负光阻层。

7、根据权利要求6所述的喷墨印头制程，其特征在于其中分离该第一基板与该负光阻层的步骤介于该第一曝光制程之后与该显影制程之前。

8、根据权利要求6所述的喷墨印头制程，其特征在于其中分离该第一基板与该负光阻层的步骤介于在将该负光阻层与该第一基板压合至该图案化光阻层上之后与该第一曝光制程之前。

9、根据权利要求1所述的喷墨印头制程，其特征在于其中形成该图案化光阻层的步骤包括：

提供一第二基板；

在该第二基板上形成一第一光阻层；

将该第一光阻层与该第二基板压合至该晶圆上，其中该第一光阻层位于该第二基板与该晶圆之间；

分离该第二基板与该第一光阻层；以及

图案化该第一光阻层，以形成该图案化光阻层。

10、根据权利要求1所述的喷墨印头制程，其特征在于其中在进行该第一曝光制程之后，更包括：

在该负光阻层上形成一第二光阻层；

对于该第二光阻层进行一第二曝光制程；以及

对于该负光阻层与该第二光阻层进行该显影制程，以在该些喷嘴边缘分别形成多数个凸出环。

11、根据权利要求10所述的喷墨印头制程，其特征在于其中所述的该些凸出环的材质为一正光阻或一负光阻。

12、根据权利要求11所述的喷墨印头制程，其特征在于其中所述的负光阻包括SU-8。

13、根据权利要求1所述的喷墨印头制程，其特征在于其中所述的致动元件为电热元件或压电元件。

14、根据权利要求1所述的喷墨印头制程，其特征在于其中在该显影制程后，更包括对于该晶圆进行一切割制程。

15、一种喷墨印头，其特征在于其包括：

一晶片，具有多数个致动元件；

一图案化光阻层，配置于该晶片上，其中该图案化光阻层具有多数个腔室与分别连接至该些腔室的多数个流道，且该些腔室位于该些致动元件上方；

一图案化负光阻层，配置于该图案化光阻层上，其中该图案化负光阻层具有多数个喷嘴，而该些喷嘴分别与该些腔室连通，且各该喷嘴的孔径由该图案化负光阻层的上表面往该图案化负光阻层的下表面逐渐增加。

16、根据权利要求15所述的喷墨印头，其特征在于其中在该图案化负光阻层内掺有光吸收粒子或吸光染料。

17、根据权利要求15所述的喷墨印头，其特征在于其中各该喷嘴的内壁与该图案化负光阻层的下表面的夹角介于约60度至约85度之间。

18、根据权利要求15所述的喷墨印头，其特征在于其中各该腔室的内壁与该晶片的表面的夹角约90度。

19、根据权利要求15所述的喷墨印头，其特征在于其中所述的图案化光阻层的厚度介于15微米至40微米之间。

20、根据权利要求15所述的喷墨印头，其特征在于其中所述的图案化负光阻层的厚度介于20微米至50微米之间。

21、根据权利要求15所述的喷墨印头，其特征在于其中所述的图案化负光阻层的材质包括SU-8。

22、根据权利要求15所述的喷墨印头，其特征在于其中所述的图案化光阻层的材质为一正光阻或一负光阻。

23、根据权利要求22所述的喷墨印头，其特征在于其中所述的负光阻包括SU-8。

24、根据权利要求15所述的喷墨印头，其特征在于更包括复数个凸出环，分别配置于该些喷嘴边缘上。

25、根据权利要求24所述的喷墨印头，其特征在于其中各该凸出环的厚度介于5微米至20微米之间。

26、根据权利要求24所述的喷墨印头，其特征在于其中该些凸出环的材质为一正光阻或一负光阻。

27、根据权利要求26所述的喷墨印头，其特征在于其中所述的负光阻包括SU-8。

28、根据权利要求15所述的喷墨印头，其特征在于其中所述的致动元件为电热元件或压电元件。

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